Kyselina hyaluronová

(přesměrováno z Hyaluronan)

Kyselina hyaluronová je přirozeně se vyskytující glykosaminoglykan, čili lineární polysacharid, o vysoké molekulové hmotnosti. Je složena z opakujících se disacharidových jednotek, kdy každá z těchto jednotek obsahuje kyselinu D-glukuronovou a N-acetylglukosamin. Kyselina hyaluronová může jako kyselina existovat pouze v silně kyselém prostředí. Protože v organismu je až na výjimky hodnota pH v rozsahu od mírně kyselé po mírně alkalické, existuje v tomto prostředí kyselina hyaluronová pouze v podobě soli, nejčastěji sodné. Proto se nedoporučuje používat označení kyselina hyaluronová pro látku vyskytující se v organismu nebo do organismu přidávanou. Přesnější je použití obecného označení hyaluronan (v případě, že neudáváme konkrétní kationt), či hyaluronát (vždy s udáním kationtu, např. hyaluronát sodný). [1] [2] Termín kyselina hyaluronová se používá spíše v kosmetice a medicínských aplikacích.

Kyselina hyaluronová
Schéma chemické struktury
Název (INN)kyselina hyaluronová
Název podle IUPAC(2-acetamido-2-deoxy-D-gluko)-D-glukuronoglykan
Kódy
Číslo CAS9004-61-9
Klasifikace ATCD03AX05 M09AX01 R01AX09 S01KA01
ChemSpider ID2341172
PubChem24759
Chemie
Sumární vzorec(C14H21NO11)n
InChIInChI=1S/C28H44N2O23/c1-5(33)29-9-18(11(35)7(3-31)47-25(9)46)49-28-17(41)15(39)20(22(53-28)24(44)45)51-26-10(30-6(2)34)19(12(36)8(4-32)48-26)50-27-16(40)13(37)14(38)21(52-27)23(42)43/h7-22,25-28,31-32,35-41,46H,3-4H2,1-2H3,(H,29,33)(H,30,34)(H,42,43)(H,44,45)/t7-,8-,9-,10-,11-,12-,13+,14+,15-,16-,17-,18?,19?,20+,21+,22+,25-,26+,27-,28-/m1/s1
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Hyaluronan tvoří jednu z hlavních složek mezibuněčné hmoty. Je součástí pojivových, epiteliálních a nervových tkání. Ve velkém množství se nachází v očním sklivci, synoviální tekutině, pupečníkové šňůře a kůži. Rovněž tvoří slizovité obaly vajíček některých organizmů.[1]

Biologické funkceEditovat

Hyaluronan má vysokou afinitu k vodě, což pozitivně ovlivňuje elasticitu (hydrataci) tkání, např. kůže, chrupavky apod.[3] [4]

Je organizátorem tvorby mezibuněčné hmoty. Spolu s proteoglykany vytváří nadmolekulární útvary, jakési sítě, do kterých se organizovaně ukládá kolagen a další složky pojivových tkání (elastin, glykoproteiny apod.).[5]

Hyaluronan se váže na celou řadu buněčných receptorů, čímž jednak fixuje buňky do sítí extracelulární matrix a jednak reguluje procesy probíhající v buňkách a sekreci regulačních molekul z buněk. Nosiče léčiv, které na svém povrchu mají fragmenty hyaluronanu, se mohou s buňkami právě prostřednictvím receptoru spojovat a pomocí endocytózy přenášet léčivé látky do buňky.[6] [7]

Fragmenty hyaluronanu vykazují různé biologické aktivity v závislosti na jejich molekulové hmotnosti. Vysokomolekulární hyaluronan působí protizánětlivě. Některé fragmenty působí přímo na buňky imunitního systému a tím, že ovlivňují produkci cytokinů a chemokinů, zánět regulují (např. první fáze hojení ran). Prostřednictvím regulace produkce některých cytokinů působí fragmenty hyaluronanu i proti zánětu ve tkáních, jiné regulují tvorbu pojivových struktur. Hyaluronan zháší volné kyslíkové radikály, ovlivňuje proliferaci a diferenciaci buněk.[8] [9] [10] [11]

Hyaluronan tím, že váže některé růstové faktory, brání nadměrnému ukládání kolagenu do jizev, čímž podporuje bezjizevnaté hojení ran. Mechanismus není dosud detailně popsán a pravděpodobně bude multifaktoriální. [12] [13]

Hyaluronan s vysokou molekulovou hmotnostíanalgetický účinek.[10]

V synoviální tekutině v kloubech slouží komplexy hyaluronanu s dalšími látkami jako lubrikant (díky jejich viskoelastickým vlastnostem) a jako tlumič nárazů (díky silné schopnosti hydratovat chrupavku).[14]

PoužitíEditovat

Použití hyaluronanu je velmi široké, zejména v medicíně a v kosmetice, a to jak ve formě vysokomolekulárního chemicky nemodifikovaného biopolymeru, tak i ve formě fragmentů, které mohou být i chemicky modifikované.[2] Hyaluronan s vysokou a střední molekulovou hmotností, a to ve formě nativní či modifikované (síťované), se hojně využívá ve formě intraartikulárních injekcí přímo do kloubů, nejčastěji kolenního, ale i dalších kloubů včetně malých (např. na rukou či nohou), jak po úrazech, tak u pacientů s osteoartrózou. Aplikací hyaluronanu s vyšší molekulovou hmotností dojde jednak k přímému potlačení bolesti, ale také ke krátkodobému zvýšení koncentrace hyaluronanu v kloubu, což vede ještě k druhotnému potlačení bolesti tím, že je kloub lépe lubrikován. Dodaný hyaluronan je navíc schopen aktivovat syntézu vlastního hyaluronanu buňkami synoviální membrány, zlepšuje metabolizmus chrupavky a chrání ji před působením degradačních enzymů.[15] [16] [17]

V očním lékařství se hyaluronan používá při různých operacích, nejčastěji při výměně oční čočky (metodou zvanou fakoemulzifikace). Roztokem hyaluronanu se vyplňuje prostor přední komory, což pomáhá jednak k odstranění úlomků oční čočky rozbité ultrazvukem a dále přítomný hyaluronan chrání oční tkáně před jejich poškozením během operace. Díky své schopnosti vázat velké množství vody se hyaluronan používá v očních kapkách určených ke zmírnění potíží u syndromu suchého oka, protože vytváří na povrchu oka tenký film, který zabezpečí bezbolestné klouzání víčka po oční bulvě. Hyaluronan se rovněž používá v kapkách pro uživatele kontaktních čoček.[15] [18] [19]

Nativní hyaluronan nalezneme i v přípravcích na hojení ran, zejména určených pro obtížně se hojící rány jako jsou bércové vředy, rány na nohou diabetiků a přípravky pro léčbu rozpadlých ran po operacích, zejména v kardiochirurgii či chirurgii břicha.[20] [21] Hyaluronan se rovně využívá v reprodukční medicíně, kde je součástí media pro transfer embryí nebo např. jako selekční medium pro určení kondice spermií.[22] [23] Nativní hyaluronan se dále využívá v ORL v nosních kapkách, při augmentaci hlasivek [24], při poškození sliznice po ozařování nádorů hlavy a krku [25], při léčbě různých patologických stavů poševní sliznice a v některých dalších aplikacích.[26] [27] Chemicky modifikovaný hyaluronan, nejčastěji síťovaný do 3D sítě, nachází uplatnění v přípravcích na hojení ran a v tkáňovém inženýrství.[28]

V kosmetice se využívá schopnost hyaluronanu vázat vodu a vytvářet na pokožce tenký film, který vyvolává sametový efekt při dotyku. Fragmenty hyaluronanu, zejména chemicky modifikované, slouží k přenášení aktivních látek do pokožky. V kosmetice se rovněž hojně využívá síťovaných derivátů hyaluronanu ve formě dermálních fillerů. Obdobné přípravky se používají v korektivní dermatologii a plastické chirurgii.[29] [30]

Kromě využití v medicíně a kosmetice se hyaluronan uplatňuje ve výživových doplňcích. Orálně podívaný hyaluronan má prokázaný vliv na pojivové tkáně obecně, zejména na klouby a šlachy, kvalitu kůže a kožních adnex, hojení oftalmologických operačních ran apod.[31] [32] [33] [34]

VýrobaEditovat

 
Lyofilizovaná kyselina jako finální produkt určený pro použití v kosmetických přípravcích

Hyaluronan se dnes vyrábí fermentačním způsobem s využitím bakterií, které ho přirozeně produkují jako kapsuli pro svoji ochranu. Geneticky změněné kmeny bakterií se průmyslově prakticky nepoužívají, a to zejména z etických důvodů.[1] [2] Biotechnologickým způsobem vyrábí hyaluronan i česká firma Contipro, která je významným světovým producentem této látky. K výrobě používá vlastní kmeny bakterií Streptococcus zooepidemicus equi zbavené patogenů a schopnosti hemolýzy.[35]

ReferenceEditovat

  1. a b c NECAS, J; BARTOSIKOVA, L; BRAUNER, P, et al. Hyaluronic acid (hyaluronan): a review. Veterinarni Medicina. 2008, roč. 53, čís. 8, s. 397–411. Dostupné online.  Archivováno 13. 7. 2017 na Wayback Machine
  2. a b c FALLACARA, A.; BALDINI, E.; MANFREDINI, S. Hyaluronic Acid in the Third Millennium. Polymers. Roč. 2018, čís. 10, s. 701–737. 
  3. KUCERIK, J.; PRUSOVA, A.; ROTARU, A. DSC study on hyaluronan drying and hydration. Thermochimica Acta. Roč. 2011, čís. 523, s. 245–249. 
  4. PRUSOVA, A.; SMEJKALOVÁ, D.; CHYTIL, M. An alternative DSC approach to study hydration of hyaluronan. Carbohydrate Polymers. Roč. 2010, čís. 82, s. 498–503. 
  5. THEOCHARIS, A. D.; SKANDALIS, S. S.; GIALELI, C. Extracellular matrix structure. Advanced Drug Delivery Reviews. Roč. 2016, čís. 97, s. 4–27. 
  6. LIANG, J.; JIANG, D.; NOBLE, P. Hyaluronan as a therapeutic target in human diseases. Advanced Drug Delivery Reviews. Roč. 2016, čís. 97, s. 186–203. 
  7. BAJORATH, J.; GREENFIELD, B.; MUNRO, S. Identification of CD44 Residues Important for Hyaluronan Binding and Delineation of the Binding Site. Journal of the Biological Chemistry. Roč. 1998, čís. 273, s. 338–343. 
  8. STERN, R.; ASARIB, A. A.; SUGAHARAC, N. Hyaluronan fragments: An information-rich system. European Journal of Cell Biology. Roč. 2006, čís. 85, s. 699–715. 
  9. KE, C.; SUN, L.; OIAO, D. Antioxidant acitivity of low molecular weight hyaluronic acid. Food and Chemical Toxicology. Roč. 2011, čís. 49, s. 2670–2675. 
  10. a b BAEVA, L. F.; LYLE, D. B.; RIOS, M. Different molecular weight hyaluronic acid effects on human macrophage interleukin 1b production. J Biomed Mater Res Part A. Roč. 2014, čís. 102A, s. 305–314. 
  11. MAHARJAN, A. S.; PILLING, D.; GOMER, R. H. High and Low Molecular Weight Hyaluronic Acid Differentially Regulate Human Fibrocyte Differentiation. PLoS ONE. Roč. 2011, čís. 6, s. e26078. 
  12. SIDWGWICK, G. P.; BAYAT, A. Extracellular matrix molecules implicated in hypertrophic and keloid scarring. , Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Roč. 2012, čís. 26, s. 141–152. 
  13. SUN, G.; SHEN, Y.-I; HARMON, J. W. Engineering Pro-Regenerative Hydrogels for Scarless Wound Healing. Advanced Healthcare Materials. Roč. 2018, čís. 1800016. 
  14. SEROR, J.; MERKHER, Y.; KAMPF, N. Normal and Shear Interactions between Hyaluronan - Aggrecan Complexes Mimicking Possible Boundary Lubricants in Articular Cartilage in Synovial Joints. Biomacromolecules. Roč. 2012, čís. 13, s. 3823–3832. 
  15. a b HUYNH, A.; PRIEFER, R. Hyaluronic acid applications in ophthalmology, rheumatology, and dermatology. Carbohydrate Research. Roč. 2020, čís. 489, s. 107950. 
  16. ROSEN, J.; NIAZI, F.; DYSART, S. Cost-Effectiveness of Treating Early to Moderate Stage Knee Osteoarthritis with Intra-articular Hyaluronic Acid Compared to Conservative Interventions. Advances in Therapy. Roč. 2020, čís. 37, s. 344–352. 
  17. STITIK, T. P.; LEVY, J. A. Viscosupplementation (Biosupplementation) for Osteoarthritis. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. Roč. 2006, čís. 85, s. S32 - S50. 
  18. JUMELLEA, C.; GHOLIZADEHB, S.; ANABIB, N. Advances and limitations of drug delivery systems formulated as eye drops. Journal of Controlled Release. Roč. 2020, čís. 321, s. 1–22. 
  19. LINEBARGER, E.; HARDTEN, D. R.; SHAH, G. K. Phacoemulsification and Modern Cataract Surgery. Survey of Ophthalmology. Roč. 1999, čís. 44, s. 123–147. 
  20. ROEHRS, H.; STOCCO, J. G. D.; POTT, F. Dressings and topical agents containing hyaluronic acid for chronic wound healing. Cochrane Database of Systematic Reviews. Roč. 2016, čís. 5. DOI 10.1002/14651858.CD012215. 
  21. MOGOSANU, D. G.; GRUMEZESCUB, A. M. Natural and synthetic polymers for wounds and burns dressing. International Journal of Pharmaceutics. Roč. 2014, čís. 463, s. 127–136. 
  22. FOULADI-NASHTA, A. A.; RAHEEM, K. A.; MAREI, W. F. Regulation and roles of the hyaluronan system in mammalian reproduction. Reproduction. Roč. 2017, čís. 153, s. R43 - R58. 
  23. YOGEV, L.; KLEIMAM, S. E.; HAUSER, R. Assessing the predictive value of hyaluronan binding ability for the freezability potential of human sperm. Fertility and Sterility. Roč. 2010, čís. 93, s. 154–158. 
  24. KWONA, T.-K.; BUCKMIREB, R. Injection laryngoplasty for management of unilateral vocal fold paralysis. Current Opinion in Otolaryngology & Head and Neck Surgery. Roč. 2004, čís. 12, s. 538–542. 
  25. COSETINO, D.; PIRO, F. Hyaluronic acid for treatment of the radiation therapy side effects: a systematic review. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. Roč. 2018, čís. 22, s. 7562–7572. 
  26. VALENTA, C. The use of mucoadhesive polymers in vaginal delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. Roč. 2005, čís. 57, s. 1692–1712. 
  27. JABBOUR, S.; KECHICHIAN, E.; HERSANT, B. . Labia Majora Augmentation: A Systematic Review of the Literature. Aesthetic Surgery Journal. Roč. 2017, čís. 37, s. 1157–1164. 
  28. NEWSON, J. P.; PAYNE, K. A.; KREBS, M. D. Microgels: Modular, tunable constructs for tissue regeneration. Acta Biomaterialia. Roč. 2019, čís. 88, s. 32–41. 
  29. GUTOWSKI, K.A. Hyaluronic Acid Fillers: Science and Clinical Uses. Clinics in Plastic Surgery. Roč. 2016, čís. 43, s. 489–496. 
  30. SUNA, F.; NIUA, H.; WANGA, D. Novel moisture-preserving derivatives of hyaluronan resistant tohyaluronidase and protective to UV light. Carbohydrate Polymers. Roč. 2017, čís. 157, s. 1198–1204. 
  31. KALMAN, D. S.; HEIMER, M.; VALDEON, A. Effect of a natural extract of chicken combs with a high content of hyaluronic acid (Hyal-Joint®) on pain relief and quality of life in subjects with knee osteoarthritis: a pilot randomized double-blind placebo-controlled trial. Nutrition Journal. Roč. 2008, čís. 7. DOI 10.1186/1475-2891-7-3. 
  32. KIMURU, M.; MAESHIMA, T.; KUBOTA, T. Absorption of Orally Administered Hyaluronan. Journal of Medicinal Food. Roč. 2016, čís. 19, s. 1172–1179. 
  33. KAWADA, C.; KIMURU, M.; MASUDA, Y. Oral administration of hyaluronan prevents skin dryness and epidermal thickening in ultraviolet irradiated hairless mice. Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology. Roč. 2015, čís. 153, s. 215–221. 
  34. KIM, Y.; MOON, C. H.; KIM, B. Y. Oral Hyaluronic Acid Supplementation for the Treatment of Dry Eye Disease: A Pilot Study. Journal of Ophthalmology. Roč. 2019. DOI 10.1155/2019/5491626. 
  35. CONTIPRO. Pharmaceutical Sodium Hyaluronate Manufacturer. Contipro [online]. [cit. 2020-08-24]. Dostupné online. (anglicky)